円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する切断装置および切断方法
【課題】 円筒状シリコンインゴットの側面剥ぎ切断装置上で、円筒状単結晶シリコンインゴットの結晶方位を正確に検知する方法および外周刃の横揺れ幅を小さくすることができる自己補償機構の提供。
【解決手段】 加圧冷却液供給パッド一対９６ｐ，９６ｐを外周刃９１ａを挟んで外周刃の前面および後面に設け、ポンプ９６ｐより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構９６。および、レーザ光反射型変位センサｓを用い、円筒状単結晶シリコンインゴットの結晶方位を正確に検知する。
【解決手段】 加圧冷却液供給パッド一対９６ｐ，９６ｐを外周刃９１ａを挟んで外周刃の前面および後面に設け、ポンプ９６ｐより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構９６。および、レーザ光反射型変位センサｓを用い、円筒状単結晶シリコンインゴットの結晶方位を正確に検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、回転切断刃によりその四側面を削ぎ落とす切断を行って四角柱状ブロックに加工する切断装置およびその切断装置を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に用いられる円板状単結晶シリコン基板や太陽発電電池の基板に用いられる四角形状単結晶シリコン基板の原材料の円筒状インゴットブロックは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、さらに、長さ２００ｍｍ、２５０ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、８００ｍｍ等の長さに内周刃で切断、あるいはワイヤーカットされて外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックとして市販される。
【０００３】
この外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、次の工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供せられる。あるいは、インゴットブロック製造メーカから太陽電池基板製造メーカに供給され、外周刃で四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅コーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工ステージへ供給される。
【０００４】
特開２００５−１２３５２７号公報（特許文献１）は、円柱状の半導体単結晶インゴットから太陽電池セルを構成する複数の半導体セグメントを製造するに際し、
前記半導体単結晶インゴットを軸直交断面により一定厚さの複数枚のウェーハ領域に区画し、さらに各ウェーハ領域の主表面において、ウェーハ中心点に関して対称な位置にある平行な第一の平行区画線の対と、同じく第二の平行区画線の対とを、前記第一の平行区画線が前記第二の平行区画線よりも長尺となるように互いに直交する形態で設定し、それら平行区画線の組にて前記ウェーハ領域を前記主表面の面内方向に区画することにより形成される３種のウェーハセグメント領域、すなわち、前記ウェーハ中心点を含む長方形状の第一セグメント領域と、その第一セグメント領域の残余の領域のうち該第一セグメント領域の長辺に対応する弓形の第二セグメント領域と、同じく短辺に対応する弓形の第三セグメント領域とのうち、前記第一セグメント領域に基づく長方形状の第一半導体セグメントと、前記第二セグメント領域に基づく弓形の第二半導体セグメントとを各々複数枚ずつ製造し、
前記長方形状の第一半導体セグメントに基づく第一セルのみを集め、これを長辺方向及び短辺方向にそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ格子状に配列して第一の太陽電池モジュールを作製する一方、
前記弓形の第二半導体セグメントに基づく第二セルのみを集め、それら複数の第二半導体セグメントを、弦部に直交する第一方向と弦部に平行な第二方向とにそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ配列して第二の太陽電池モジュールを作製することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提案する。
【０００５】
再公表２００５／０７６３３３号公報（特許文献２）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位を赤外線検出器で読み取り、解析ピークを基に結晶方位を赤いマーカーペンで線を引いて特定し、この赤い特定マークに沿ってダイソーで複数のブロックに切断する方法を開示する。
【０００６】
また、特開２００９−２３３８１９号公報（特許文献３）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位をＸ線解析機器で読み取り、この結晶方位線を基準に赤いマークを付し、ついで、砥石によりこの赤いマーク線に沿ってオリエンテーションフラットおよび／またはノッチ加工し、ついで、マルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供することを開示する。
【０００７】
本願特許出願人は、特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献４、未公開）で、円筒状シリコンインゴットブロックを主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックの回転軸心（Ｃ軸）を挟んで左側方向から右側方向に向かって一対の回転切断刃（外周刃）、一対のカップホイール型粗研削砥石、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を配置したシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置を提案した。図６と図７にこのシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置１の平面図および正面図を示す。図６および図７において、２はベース、３は案内レール、４はワークテーブル、７ａは主軸台、７ｂは芯押台、８はインゴットブロックローディング／アンローディングステージ、１３はワークの搬入／搬出装置、９０は円筒状インゴットブロックの四側面切断ステージ、１１は四角柱状インゴットブロックの第一の四隅コーナー円筒研削加工および第一の四側面面取り加工ステージ、１０は四角柱状インゴットブロックの第二の四隅コーナー円筒研削加工および第二の四側面面取り加工ステージ、である。この図では、１１を粗研削加工ステージに、１０を仕上げ研削加工ステージに設けた。７ｂは主軸台、７ａは心押台、ｗはシリコンインゴットブロック、１１ｇ，１１ｇはカップホイール型粗研削砥石、１０ｇ，１０ｇはカップホイール型仕上げ研削砥石、１０ａ，１１ａは砥石軸、９１ａ，９１ｂは回転切断刃である。
【０００８】
上記複合面取り加工装置１を用い、赤いマークの結晶方向線を目安にして円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗをクランプ装置７に挟持し、このクランプ装置を搭載するワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ、先ず両側面（前後面）を切断する。
【０００９】
ついで、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、角柱状単結晶シリコンインゴットブロクに切断加工する。あるいは、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を回転切断刃９１ａ，９１ｂの右端方向（右方向）に移動させ、切断開始位置に戻し、再び、ワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ角柱状単結晶シリコンインゴットブロックに切断加工する。
【００１０】
切断加工された上記角柱状単結晶シリコンインゴットブロックは、マルチ・ワイヤーソウで薄肉の基板にスライス切断する際、四隅コーナー部でチッピングが生じやすいので、これを防ぐため、次いで、一対の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで面取り加工する。さらに、仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで面取り加工する。
【００１１】
上記複合面取り加工装置１は、全自動で、市販の装置と比較し、１本の円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する時間が約１／２弱である利点を有する。しかし、太陽電池基板製造メーカ立会いの下にこの複合面取り加工装置１を用いて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの試作を行ったところ、（１）外周刃による側面剥ぎ工程において、単結晶シリコンインゴット切断屑の発生量をもっと減し、ダイソー刃で発生する切削屑量と同等にすることができないか、および、（２）クランプ装置により挟架された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向自動芯出しプログラムを付すよう要望があった。
【００１２】
一方、特表平１０−５００１９４号公報（特許文献５）および米国特許第５４８４２０８号明細書（特許文献６）は、主軸（スピンドル）の自己補償型水静圧軸受け構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−１２３５２７号公報
【特許文献２】再公表２００５／０７６３３３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３３８１９号公報
【特許文献４】特願２０１０−１３１６０６号明細書（未公開）
【特許文献５】特表平１０−５００１９４号公報
【特許文献６】米国特許第５４８４２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者らは、外周刃による切削屑の発生量を減らすには、５００〜６００ｍｍ径の円板状基台の外周縁に５〜８ｍｍ幅で設けられたダイヤモンド電着刃の厚み４〜５ｍｍをダイソー刃の１．３〜２．５ｍｍの厚みまで減らすことで解決できると着想し、追試実験を行ったところ、外周刃の回転時に外周刃が横揺れを生じて切削屑の半減には繋がらないことが判明した。
【００１５】
次に本発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の自己補償型水静圧軸受け構造を外周刃の横揺れ防止に応用できないか検討し、冷却液供給ノズルと兼用できる外周刃横揺れ自己補償パッド構造とすることにより、上記（１）の要望の切削屑の減少が達成できることを見出した。
【００１６】
上記（２）の要望について、本願発明者らは、円筒状単結晶シリコンインゴット製造時に、円形断面方向の９０度交差４箇所に結晶突起が発生し、半導体基板用とインゴットブロック加工時にチッピング発生防止の目的でこの４箇所の結晶突起を切削削除してから円筒研削するインゴットブロック製造メーカがいることに着目し、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）により円筒状単結晶シリコンインゴット結晶方位の４つのピークを特定できる安価な赤外線変位センサーを採用し、切断装置に赤外線変位センサーを取り付ける位置を特定することによりクランプ装置により挟架された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向自動芯出しプログラムの設計が可能となった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の請求項１は、
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブルを複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の外周刃（回転切断刃）をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置のローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、赤外線変位センサーを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構を更に設けた円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状シリコンインゴットブロックを角柱状シリコンインゴットブロックに面取り加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて被加工物（ワーク）である円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の外周刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液２〜２０リットル／分が前記外周刃の前後面に供給される。
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）回転する前記一対の外周刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
【発明の効果】
【００２０】
回転している外周刃に横揺れが生じ、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口側に近づくと、このパッドの液体貯め空間の圧力が増加し、逆に後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力が低下する。よって、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると前側に横揺れした外周刃が後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。その外周刃の押し戻しにつれて前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は低下し、後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は増加する。後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると後ろ側に横揺れした外周刃が前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。よって、加圧冷却液供給圧力の大きさにより外周刃の横揺れ幅を制限することができ、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【００２１】
クランプ装置に挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位が正確に検知できるので、各々のバッチ生産された四角柱状単結晶インゴットブロックおよびこれを仕上げ面取り加工した四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの単結晶シリコンの結晶方位も一定したものが得られる。よって、これら仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックをマルチ・ワイヤーソウでスライス加工されて得られる各々のバッチより得られた基板（ウエーハ）の結晶方位も一定したものが得られるので、後加工の裏面研削加工や研磨加工、プリント配線加工などに一々基板の結晶方位が一致しているかの検査が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は四側面剥ぎ切断装置の平面図である。
【図２】図２は四側面剥ぎ切断装置の上面図である。
【図３】図３は円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向位置の検出、位置決めのフローを四側面剥ぎ切断装置の右側面側から見た図である。
【図４】図４は外周刃で円筒状シリコンインゴットに切り込みをかけた正面図である。
【図５】図５は一対の加圧冷却液供給パッドを外周刃の前後面に設置した外周刃横揺れ自己補償機構の側面図である。
【図６】図６は特願２０１０−１３１６０６号明細書に開示された複合面取り加工装置の平面図である。
【図７】図７は特願２０１０−１３１６０６号明細書に開示された複合面取り加工装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２に示す円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの側面剥ぎ落とし切断装置１は、次のａ）からｉ）の構成部材を備える。
【００２４】
ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール３，３上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル４、
【００２５】
ｂ）前記ワークテーブル４上に左右に分離して搭載された主軸台７ａと心押台７ｂの一対よりなるクランプ機構７、
【００２６】
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークｗを載せた前記ワークテーブル４を左右方向に往復移動させる駆動機構７ａｍ、
【００２７】
ｄ）前記ワークテーブル４を切断装置１の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
【００２８】
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ８Ｒ、
【００２９】
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒの背後に設けた前記クランプ機構７の待機位置ステージ７０、
【００３０】
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の外周刃９１ａ，９１ｂをその外周刃直径面が相対向するように前記案内レール３，３に対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ９０、
【００３１】
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージ９０に位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先９１ａｇ，９１ｂｇより内側位置であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプ９６ｐにより供給される加圧液体の供給管９６ｋを２分岐９６ｋ１，９６ｋ２し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｓの液体貯め空間９６ｖに望ませた外周刃横揺れ自己補償機構９６。（図４および図５参照）。
【００３２】
なお、前記分岐管９６ｋ１，９６ｋ２には圧力調整絞り弁９６ｚ，９６ｚが設置される。また、供給管９６ｋには、冷却液貯槽タンク９６ｔ内の冷却液がポンプ９６ｐ駆動により供給される。ポリ（四フッ化エチレン）、ナイロン６，１０、ＰＥＥＫ、ガラス繊維補強エポキシ樹脂などの耐熱性樹脂製加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を図４に示すように外周刃９１ａ，９１ｂのインゴットブロック送り出し側にも追加して設け、外周刃の冷却効率、横揺れ自己補償能力を高めてもよい。外周刃９１ａ，９１ｂ直径面と前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間口フランジ間の距離は０．０１〜０．０５ｍｍが好ましい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの形状はお椀型でもよいし、四角形状であってもよい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂを支持するフランジ９６ｆ，９６ｆは外周刃保護カバー９１ｃ内壁に固定される。ポンプ９６ｐにより供給管９６ｋに供給される加圧冷却液の圧力は、２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２、冷却液量は２〜２０リットル／分が好ましい。
【００３３】
および、ｉ）赤外線変位センサーｓを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構。(図３のＩ参照)
【００３４】
円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）の結晶方位検出機器のレーザー光反射型変位センサーは、図１に示されていないが、図３の（I）工程に示されるように、クランプ装置７に挟持されたワークのＣ軸に対し、同一水平面上にあって、測定されるワークの手前４５〜５５ｍｍ離れた位置に設けられる。このレーザー光反射型変位センサーｓは、ワークがロードポート８に搬入されるときの障害が生じないよう、旋回式アームを用いて回動可能に取り付けられる。レーザー光反射型変位センサーは、結晶方位測定時は、前記位置に来るよう下方に回動され、非測定時は、ワークがロードポート８に搬入されるときの障害が生じないよう上方に回動して測定待機位置に避難するよう切断装置１に取り付けられる。
【００３５】
円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位の測定は、図３のＩに示すように、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを主軸台７ａと芯押台７ｂとよりなるクランプ装置７に挟持した後、前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗの前側水平方向に離れて設置したレーザー光反射型変位センサーｓよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、図３のＩＩに示すように、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）させる円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの回転を行い、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる（図３のＩＩのａおよびｂ参照〉。相関図は横方向にエンコーダの回転角度を、縦方向にパルスのピーク高さを示す相関図（図３のＩＩのａ）、あるいは、エンコーダのＣ軸周りの回転角度（０度から３６０度）を円状に示し、その円の外周にパルス高さを示す円グラフ相関図（図３のＩＩｂ）として表示することができる。
【００３６】
結晶方位検知機器としては、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）、株式会社キィエンス製“レーザー型変位センサーＬＫ−Ｈ０８５”（商品名）とアンプ（ＬＫ−Ｇ５００“（商品名）の組み合わせ、レニショウ（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）社のＳｉｇｎｕｍエンコーダとパルス発生器を利用するＴＯＮＩＣシステム（商品名）など、回転されているインゴットブロックの結晶方向にレーザー光が当たるとパルス突起（ピーク）を表示する検知機器が利用できる。
【００３７】
パルス周波数は、５０〜３００Ｈｚ、好ましくは１００Ｈｚで、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ・レーザー光、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマ・レーザー光が好ましい。結晶方位で反射されたレーザー光は高い反射強度として電子信号により表示画面に呈示される。なお、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを０から３６０度一回転させるのは、高いピークが４つ、約９０度間隔に表示されるデータ結果により結晶方位検知機器が正常に作動していることを作業者が確認することに繋がるからである。
【００３８】
円筒状単結晶インゴットブロックの芯出しは、前記表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ表示回転角度のどれか１つの角度を選択し、この角度が外周刃の回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を主軸台７ａのサーボモータ７ａｍにより回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を固定する（（図３のＩＩＩ）。選択する角度は、通常、第一のピークを示す角度（θ）または第二のピークを示す角度（θ）を選択するのがＣ軸を回転させて４５度の位置に固定させる回転角度が小さくて済むので好ましい。
【００３９】
図１と図２に戻って、前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒを構成するインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、前記ワークテーブル４の前側に並設している。インゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４の構造は、本願特許出願人が先に出願した特願２０１０−６１８４４号明細書の図５および図７に詳細に開示されている。
【００４０】
ワークストッカー１４，１４，１４は、インゴットブロック３本を収納できる断面が逆２等辺三角形状のＶ字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン上に載置されている。
【００４１】
前記インゴットブロック搬送機構１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているインゴットブロック１本を１対の爪で挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート８前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート８からワークをクランプ装置７の主軸台７ａと心押台７ｂ間へと搬入する。ワークの一端を主軸台７ａのセンター支持軸７ａ１に当接させた後、心押台７ｂを空気シリンダー７ｅで右方向に移動させてセンター支持軸７ｂ１に他端を当接させワークを宙吊り状態に支架する。ついで、前記両爪を離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪を支持する固定台を上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪をインゴットブロック搬送機構１３の待機位置へと戻す。
【００４２】
側面剥ぎスライシングステージ９０は、クランプ装置７と、このクランプ装置７を搭載するワークテーブル４用の左右移動案内レール３，３と、このクランプ機構の主軸台７ａと心押台７ｂのワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで前後移動可能なスピンドル軸９２ａ，９２ｂの一対に軸承された外周刃の一対９１ａ，９１ｂをその直径面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられたスライシングヘッド９とから構成される。
【００４３】
外周刃９１ａ，９１ｂの前後移動は、外周刃９１ａ，９１ｂを軸承するスピンドル軸９２ａ，９２ｂを回転させるサーボモータ９３ｍ，９３ｍを搭載したツールテーブル９４ｔ，９４ｔを図示されていないモータ駆動ボールネジをモータ９４ｍ，９４ｍで回転駆動することにより行われる。このツールテーブル９４ｔの前進または後退の移動方向は、サーボモータ９４ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００４４】
一対の外周刃９１ａ，９１ｂは、一対のスピンドル軸９２ａ，９２ｂに軸承され、これらスピンドル軸はサーボモータ９３ｍ，９３ｍにより駆動回転されることにより、回転切断刃９１ａ，９１ｂはワークに対し同一時計廻り方向に５０〜７，５００ｍｉｎ−１の回転速度で回転される（両スピンドル軸の回転方向は互いに逆方向となる）。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂはツールテーブル９４ｔ，９４ｔを前後移動することによりインゴットブロックの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。ワークテーブル４は、５〜２００ｍｍ／分の速度で移動可能であり、回転軸９２ａ，９２ｂの昇降は１００ｍｍまで上下移動可能である。前記外周刃としては、直径が５００〜６００ｍｍ、厚み１〜２ｍｍの鋼板シートの外周縁（厚み１．０〜２．０ｍｍ）にダイヤモンド微粒子を幅５〜１０ｍｍ、厚み１．３〜２．５ｍｍ電着したダイヤモンドカッターが使用される。
【００４５】
ワーク（円柱状インゴットブロック）のＣ軸を水平方向に挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４を左方向に移動させることによりワーク端面の前後が一対の外周刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら外周刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状に削ぎ落とされる面剥ぎ切断加工が行われる。ワーク前後面の面剥ぎ切断加工が終了したら、クランプ機構７の主軸台７ａの支持軸を９０度回転させ、面剥ぎ加工が為されていないワークの円弧面を前後位置に芯出し（位置決め）し、ついで、ワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃９１ａ，９１ｂをサーボモータ９３ｍ，９３ｍで回転駆動させて残りの面剥ぎ切断加工を行う。円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面の面剥ぎ切断加工時間は、直径が２００ｍｍ、高さが２５０ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで１０〜２０分、直径が２００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで２２〜２７分で行うことができる。
【００４６】
上記切断装置１を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する方法は、次の工程を経て実施される。
【００４７】
（１）ローディングステージ８Ｒに在る円筒状インゴットブロックの搬送機構１３を用い、ストッカー１４上に載置されている円筒状シリコンインゴットブロック（ワーク）１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動により円筒状インゴットブロックを下降させて第一クランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックｗを第一クランプ機構７に挟持する。
【００４８】
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーｓよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。（図３のＩＩ参照）
【００４９】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。（図３のＩＩＩ参照）
【００５０】
（４）回転する一対の外周刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックｗの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｐ，９６ｐの液体貯め空間９６ｐｖにポンプ９６ｐにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃９１ａ，９１ｂの前後面に２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５１】
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータ７ａｍを用いて９０度回転させる。
【００５２】
（６）回転する前記一対の外周刃９１ａ，９１ｂの位置する方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｐ，９６ｐの液体貯め空間９６ｐｖにポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５３】
（７）四側面が剥ぎ落とされ、四角柱状インゴットブロック形状とされた単結晶シリコンインゴットブロックを挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４をクランプ機構待機位置７０へ移送する。
【００５４】
（８）前記クランプ機構の待機位置ステージ７０位置にあるクランプ機構７に挟持される前記四角柱状シリコンインゴットブロックｗの下面をアンローディングステージ８Ｌに在るインゴットブロック搬送機構１３の把持爪で抱かえ把持した後、前記クランプ機構の心押台７ｂを後退させて四角柱状シリコンインゴットブロックのクランプ機構による挟持を開放する。
【００５５】
（９）インゴットブロック搬送機構１３の把持爪を切断装置１のハウジング１２外に移動させ、ローディング／アンローディングステージ８Ｒに在るブロックストッカー１４棚上に前述の四角柱状シリコンインゴットブロックを載置する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ切断装置１は、外周刃の横揺れ自己補償機構９６を備えさせたことにより、外周刃の横揺れ幅を小さく抑制できるので、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【００５７】
高価なＸ線回析装置でなく、安価な変位センサーを用いてクランプ装置に挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位が正確に検知できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 切断装置
Ｃ Ｃ軸（クランプ装置のワーク回転軸）
ｗ 円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）
ｓ レーザー光反射型変位センサー
３ 案内レール
４ ワークテーブル
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
８ ロードポート
８Ｒ ローディング／アンローディングステージ
１３ インゴットブロック搬送機構
１４ ストッカー
７０ クランプ機構待機位置ステージ
９０ スライシングステージ
９１ａ，９１ｂ 外周刃
９６ 外周刃横揺れ自己補償機構
９６ａ，９６ｂ パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックをその回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、回転切断刃によりその四側面を削ぎ落とす切断を行って四角柱状ブロックに加工する切断装置およびその切断装置を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板に用いられる円板状単結晶シリコン基板や太陽発電電池の基板に用いられる四角形状単結晶シリコン基板の原材料の円筒状インゴットブロックは、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、さらに、長さ２００ｍｍ、２５０ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、８００ｍｍ等の長さに内周刃で切断、あるいはワイヤーカットされて外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックとして市販される。
【０００３】
この外周面平滑円筒状単結晶シリコンインゴットブロックは、次の工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供せられる。あるいは、インゴットブロック製造メーカから太陽電池基板製造メーカに供給され、外周刃で四側面を削ぎ落として加工された四角柱状ブロックの四側面および四隅コーナー部を面取り加工し、次工程のマルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工ステージへ供給される。
【０００４】
特開２００５−１２３５２７号公報（特許文献１）は、円柱状の半導体単結晶インゴットから太陽電池セルを構成する複数の半導体セグメントを製造するに際し、
前記半導体単結晶インゴットを軸直交断面により一定厚さの複数枚のウェーハ領域に区画し、さらに各ウェーハ領域の主表面において、ウェーハ中心点に関して対称な位置にある平行な第一の平行区画線の対と、同じく第二の平行区画線の対とを、前記第一の平行区画線が前記第二の平行区画線よりも長尺となるように互いに直交する形態で設定し、それら平行区画線の組にて前記ウェーハ領域を前記主表面の面内方向に区画することにより形成される３種のウェーハセグメント領域、すなわち、前記ウェーハ中心点を含む長方形状の第一セグメント領域と、その第一セグメント領域の残余の領域のうち該第一セグメント領域の長辺に対応する弓形の第二セグメント領域と、同じく短辺に対応する弓形の第三セグメント領域とのうち、前記第一セグメント領域に基づく長方形状の第一半導体セグメントと、前記第二セグメント領域に基づく弓形の第二半導体セグメントとを各々複数枚ずつ製造し、
前記長方形状の第一半導体セグメントに基づく第一セルのみを集め、これを長辺方向及び短辺方向にそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ格子状に配列して第一の太陽電池モジュールを作製する一方、
前記弓形の第二半導体セグメントに基づく第二セルのみを集め、それら複数の第二半導体セグメントを、弦部に直交する第一方向と弦部に平行な第二方向とにそれぞれ一定間隔で複数枚ずつ配列して第二の太陽電池モジュールを作製することを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法を提案する。
【０００５】
再公表２００５／０７６３３３号公報（特許文献２）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位を赤外線検出器で読み取り、解析ピークを基に結晶方位を赤いマーカーペンで線を引いて特定し、この赤い特定マークに沿ってダイソーで複数のブロックに切断する方法を開示する。
【０００６】
また、特開２００９−２３３８１９号公報（特許文献３）は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）により育成した単結晶シリコンインゴットのＣ軸両端面を切り落とし、ついで、回転させる機能を有する主軸台と芯押台とよりなるクランプ装置に挟持し、円筒研削して外周面の皴状の凹凸を取り除き、得られた外周面平滑円板状単結晶シリコンインゴットのＣ軸垂直方向の結晶方位をＸ線解析機器で読み取り、この結晶方位線を基準に赤いマークを付し、ついで、砥石によりこの赤いマーク線に沿ってオリエンテーションフラットおよび／またはノッチ加工し、ついで、マルチ・ワイヤーソウによる薄厚の基板へのスライス加工に供することを開示する。
【０００７】
本願特許出願人は、特願２０１０−１３１６０６号明細書（特許文献４、未公開）で、円筒状シリコンインゴットブロックを主軸台と芯押台とからなるクランプ装置に挟持し、シリコンインゴットブロックの回転軸心（Ｃ軸）を挟んで左側方向から右側方向に向かって一対の回転切断刃（外周刃）、一対のカップホイール型粗研削砥石、一対のカップホイール型仕上げ研削砥石を配置したシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置を提案した。図６と図７にこのシリコンインゴットブロックの複合面取り加工装置１の平面図および正面図を示す。図６および図７において、２はベース、３は案内レール、４はワークテーブル、７ａは主軸台、７ｂは芯押台、８はインゴットブロックローディング／アンローディングステージ、１３はワークの搬入／搬出装置、９０は円筒状インゴットブロックの四側面切断ステージ、１１は四角柱状インゴットブロックの第一の四隅コーナー円筒研削加工および第一の四側面面取り加工ステージ、１０は四角柱状インゴットブロックの第二の四隅コーナー円筒研削加工および第二の四側面面取り加工ステージ、である。この図では、１１を粗研削加工ステージに、１０を仕上げ研削加工ステージに設けた。７ｂは主軸台、７ａは心押台、ｗはシリコンインゴットブロック、１１ｇ，１１ｇはカップホイール型粗研削砥石、１０ｇ，１０ｇはカップホイール型仕上げ研削砥石、１０ａ，１１ａは砥石軸、９１ａ，９１ｂは回転切断刃である。
【０００８】
上記複合面取り加工装置１を用い、赤いマークの結晶方向線を目安にして円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗをクランプ装置７に挟持し、このクランプ装置を搭載するワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ、先ず両側面（前後面）を切断する。
【０００９】
ついで、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、角柱状単結晶シリコンインゴットブロクに切断加工する。あるいは、クランプ装置の主軸台のモータによりシリコンインゴットブロックｗのＣ軸を９０度回転し、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を逆回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（右方向）に移動させ、未切断の円弧状の前後面が回転切断刃９１ａ，９１ｂで切断可能な面方向に向け、ついで、クランプ装置７を搭載するワークテーブル４を回転切断刃９１ａ，９１ｂの右端方向（右方向）に移動させ、切断開始位置に戻し、再び、ワークテーブル４を回転している回転切断刃９１ａ，９１ｂ方向（左方向）に移動させ角柱状単結晶シリコンインゴットブロックに切断加工する。
【００１０】
切断加工された上記角柱状単結晶シリコンインゴットブロックは、マルチ・ワイヤーソウで薄肉の基板にスライス切断する際、四隅コーナー部でチッピングが生じやすいので、これを防ぐため、次いで、一対の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の粗研削砥石１１ｇ，１１ｇで面取り加工する。さらに、仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで先ず四隅Ｒコーナー部を円筒研削した後、四側面を同一の仕上げ研削砥石１０ｇ，１０ｇで面取り加工する。
【００１１】
上記複合面取り加工装置１は、全自動で、市販の装置と比較し、１本の円筒状単結晶シリコンインゴットブロックを四角柱状ブロックに加工する時間が約１／２弱である利点を有する。しかし、太陽電池基板製造メーカ立会いの下にこの複合面取り加工装置１を用いて四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの試作を行ったところ、（１）外周刃による側面剥ぎ工程において、単結晶シリコンインゴット切断屑の発生量をもっと減し、ダイソー刃で発生する切削屑量と同等にすることができないか、および、（２）クランプ装置により挟架された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向自動芯出しプログラムを付すよう要望があった。
【００１２】
一方、特表平１０−５００１９４号公報（特許文献５）および米国特許第５４８４２０８号明細書（特許文献６）は、主軸（スピンドル）の自己補償型水静圧軸受け構造を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−１２３５２７号公報
【特許文献２】再公表２００５／０７６３３３号公報
【特許文献３】特開２００９−２３３８１９号公報
【特許文献４】特願２０１０−１３１６０６号明細書（未公開）
【特許文献５】特表平１０−５００１９４号公報
【特許文献６】米国特許第５４８４２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者らは、外周刃による切削屑の発生量を減らすには、５００〜６００ｍｍ径の円板状基台の外周縁に５〜８ｍｍ幅で設けられたダイヤモンド電着刃の厚み４〜５ｍｍをダイソー刃の１．３〜２．５ｍｍの厚みまで減らすことで解決できると着想し、追試実験を行ったところ、外周刃の回転時に外周刃が横揺れを生じて切削屑の半減には繋がらないことが判明した。
【００１５】
次に本発明者らは、前記特許文献５および特許文献６記載の自己補償型水静圧軸受け構造を外周刃の横揺れ防止に応用できないか検討し、冷却液供給ノズルと兼用できる外周刃横揺れ自己補償パッド構造とすることにより、上記（１）の要望の切削屑の減少が達成できることを見出した。
【００１６】
上記（２）の要望について、本願発明者らは、円筒状単結晶シリコンインゴット製造時に、円形断面方向の９０度交差４箇所に結晶突起が発生し、半導体基板用とインゴットブロック加工時にチッピング発生防止の目的でこの４箇所の結晶突起を切削削除してから円筒研削するインゴットブロック製造メーカがいることに着目し、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）により円筒状単結晶シリコンインゴット結晶方位の４つのピークを特定できる安価な赤外線変位センサーを採用し、切断装置に赤外線変位センサーを取り付ける位置を特定することによりクランプ装置により挟架された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向自動芯出しプログラムの設計が可能となった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の請求項１は、
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブルを複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の外周刃（回転切断刃）をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の四側面剥ぎ切断装置のローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、赤外線変位センサーを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構を更に設けた円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置を提供するものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項２記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状シリコンインゴットブロックを角柱状シリコンインゴットブロックに面取り加工する方法を提供するものである。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて被加工物（ワーク）である円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の外周刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液２〜２０リットル／分が前記外周刃の前後面に供給される。
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）回転する前記一対の外周刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
【発明の効果】
【００２０】
回転している外周刃に横揺れが生じ、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口側に近づくと、このパッドの液体貯め空間の圧力が増加し、逆に後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力が低下する。よって、前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると前側に横揺れした外周刃が後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。その外周刃の押し戻しにつれて前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は低下し、後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力は増加する。後ろ側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間の圧力がある圧力以上となると後ろ側に横揺れした外周刃が前側に設置した加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間口の方へ押し戻される。よって、加圧冷却液供給圧力の大きさにより外周刃の横揺れ幅を制限することができ、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【００２１】
クランプ装置に挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位が正確に検知できるので、各々のバッチ生産された四角柱状単結晶インゴットブロックおよびこれを仕上げ面取り加工した四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックの単結晶シリコンの結晶方位も一定したものが得られる。よって、これら仕上げ面取り加工四角柱状単結晶シリコンインゴットブロックをマルチ・ワイヤーソウでスライス加工されて得られる各々のバッチより得られた基板（ウエーハ）の結晶方位も一定したものが得られるので、後加工の裏面研削加工や研磨加工、プリント配線加工などに一々基板の結晶方位が一致しているかの検査が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は四側面剥ぎ切断装置の平面図である。
【図２】図２は四側面剥ぎ切断装置の上面図である。
【図３】図３は円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向位置の検出、位置決めのフローを四側面剥ぎ切断装置の右側面側から見た図である。
【図４】図４は外周刃で円筒状シリコンインゴットに切り込みをかけた正面図である。
【図５】図５は一対の加圧冷却液供給パッドを外周刃の前後面に設置した外周刃横揺れ自己補償機構の側面図である。
【図６】図６は特願２０１０−１３１６０６号明細書に開示された複合面取り加工装置の平面図である。
【図７】図７は特願２０１０−１３１６０６号明細書に開示された複合面取り加工装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および図２に示す円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの側面剥ぎ落とし切断装置１は、次のａ）からｉ）の構成部材を備える。
【００２４】
ａ）機枠２上に左右方向に設けられた案内レール３，３上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル４、
【００２５】
ｂ）前記ワークテーブル４上に左右に分離して搭載された主軸台７ａと心押台７ｂの一対よりなるクランプ機構７、
【００２６】
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークｗを載せた前記ワークテーブル４を左右方向に往復移動させる駆動機構７ａｍ、
【００２７】
ｄ）前記ワークテーブル４を切断装置１の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
【００２８】
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ８Ｒ、
【００２９】
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒの背後に設けた前記クランプ機構７の待機位置ステージ７０、
【００３０】
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで一対の外周刃９１ａ，９１ｂをその外周刃直径面が相対向するように前記案内レール３，３に対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ９０、
【００３１】
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージ９０に位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先９１ａｇ，９１ｂｇより内側位置であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプ９６ｐにより供給される加圧液体の供給管９６ｋを２分岐９６ｋ１，９６ｋ２し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｓの液体貯め空間９６ｖに望ませた外周刃横揺れ自己補償機構９６。（図４および図５参照）。
【００３２】
なお、前記分岐管９６ｋ１，９６ｋ２には圧力調整絞り弁９６ｚ，９６ｚが設置される。また、供給管９６ｋには、冷却液貯槽タンク９６ｔ内の冷却液がポンプ９６ｐ駆動により供給される。ポリ（四フッ化エチレン）、ナイロン６，１０、ＰＥＥＫ、ガラス繊維補強エポキシ樹脂などの耐熱性樹脂製加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂ一対を図４に示すように外周刃９１ａ，９１ｂのインゴットブロック送り出し側にも追加して設け、外周刃の冷却効率、横揺れ自己補償能力を高めてもよい。外周刃９１ａ，９１ｂ直径面と前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの液体貯め空間口フランジ間の距離は０．０１〜０．０５ｍｍが好ましい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂの形状はお椀型でもよいし、四角形状であってもよい。前記加圧冷却液供給パッド９６ａ，９６ｂを支持するフランジ９６ｆ，９６ｆは外周刃保護カバー９１ｃ内壁に固定される。ポンプ９６ｐにより供給管９６ｋに供給される加圧冷却液の圧力は、２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２、冷却液量は２〜２０リットル／分が好ましい。
【００３３】
および、ｉ）赤外線変位センサーｓを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構。(図３のＩ参照)
【００３４】
円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）の結晶方位検出機器のレーザー光反射型変位センサーは、図１に示されていないが、図３の（I）工程に示されるように、クランプ装置７に挟持されたワークのＣ軸に対し、同一水平面上にあって、測定されるワークの手前４５〜５５ｍｍ離れた位置に設けられる。このレーザー光反射型変位センサーｓは、ワークがロードポート８に搬入されるときの障害が生じないよう、旋回式アームを用いて回動可能に取り付けられる。レーザー光反射型変位センサーは、結晶方位測定時は、前記位置に来るよう下方に回動され、非測定時は、ワークがロードポート８に搬入されるときの障害が生じないよう上方に回動して測定待機位置に避難するよう切断装置１に取り付けられる。
【００３５】
円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位の測定は、図３のＩに示すように、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを主軸台７ａと芯押台７ｂとよりなるクランプ装置７に挟持した後、前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗの前側水平方向に離れて設置したレーザー光反射型変位センサーｓよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、図３のＩＩに示すように、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）させる円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの回転を行い、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる（図３のＩＩのａおよびｂ参照〉。相関図は横方向にエンコーダの回転角度を、縦方向にパルスのピーク高さを示す相関図（図３のＩＩのａ）、あるいは、エンコーダのＣ軸周りの回転角度（０度から３６０度）を円状に示し、その円の外周にパルス高さを示す円グラフ相関図（図３のＩＩｂ）として表示することができる。
【００３６】
結晶方位検知機器としては、パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社製“レーザーマーカーマイクロスコープ ＨＬ−Ｃ１０８Ｆ−ＢＫ”（商品名）、株式会社キィエンス製“レーザー型変位センサーＬＫ−Ｈ０８５”（商品名）とアンプ（ＬＫ−Ｇ５００“（商品名）の組み合わせ、レニショウ（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）社のＳｉｇｎｕｍエンコーダとパルス発生器を利用するＴＯＮＩＣシステム（商品名）など、回転されているインゴットブロックの結晶方向にレーザー光が当たるとパルス突起（ピーク）を表示する検知機器が利用できる。
【００３７】
パルス周波数は、５０〜３００Ｈｚ、好ましくは１００Ｈｚで、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマ・レーザー光、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマ・レーザー光が好ましい。結晶方位で反射されたレーザー光は高い反射強度として電子信号により表示画面に呈示される。なお、円筒状単結晶シリコンインゴットブロックｗを０から３６０度一回転させるのは、高いピークが４つ、約９０度間隔に表示されるデータ結果により結晶方位検知機器が正常に作動していることを作業者が確認することに繋がるからである。
【００３８】
円筒状単結晶インゴットブロックの芯出しは、前記表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ表示回転角度のどれか１つの角度を選択し、この角度が外周刃の回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を主軸台７ａのサーボモータ７ａｍにより回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を固定する（（図３のＩＩＩ）。選択する角度は、通常、第一のピークを示す角度（θ）または第二のピークを示す角度（θ）を選択するのがＣ軸を回転させて４５度の位置に固定させる回転角度が小さくて済むので好ましい。
【００３９】
図１と図２に戻って、前記ローディング／アンローディングステージ８Ｒを構成するインゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４は、前記ワークテーブル４の前側に並設している。インゴットブロック搬送機構１３とインゴットストッカー１４の構造は、本願特許出願人が先に出願した特願２０１０−６１８４４号明細書の図５および図７に詳細に開示されている。
【００４０】
ワークストッカー１４，１４，１４は、インゴットブロック３本を収納できる断面が逆２等辺三角形状のＶ字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン上に載置されている。
【００４１】
前記インゴットブロック搬送機構１３は、ワークストッカー１４Ｖ字棚段に保管されているインゴットブロック１本を１対の爪で挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート８前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート８からワークをクランプ装置７の主軸台７ａと心押台７ｂ間へと搬入する。ワークの一端を主軸台７ａのセンター支持軸７ａ１に当接させた後、心押台７ｂを空気シリンダー７ｅで右方向に移動させてセンター支持軸７ｂ１に他端を当接させワークを宙吊り状態に支架する。ついで、前記両爪を離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪を支持する固定台を上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪をインゴットブロック搬送機構１３の待機位置へと戻す。
【００４２】
側面剥ぎスライシングステージ９０は、クランプ装置７と、このクランプ装置７を搭載するワークテーブル４用の左右移動案内レール３，３と、このクランプ機構の主軸台７ａと心押台７ｂのワーク支持軸７ａ１，７ｂ１を挟んで前後移動可能なスピンドル軸９２ａ，９２ｂの一対に軸承された外周刃の一対９１ａ，９１ｂをその直径面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられたスライシングヘッド９とから構成される。
【００４３】
外周刃９１ａ，９１ｂの前後移動は、外周刃９１ａ，９１ｂを軸承するスピンドル軸９２ａ，９２ｂを回転させるサーボモータ９３ｍ，９３ｍを搭載したツールテーブル９４ｔ，９４ｔを図示されていないモータ駆動ボールネジをモータ９４ｍ，９４ｍで回転駆動することにより行われる。このツールテーブル９４ｔの前進または後退の移動方向は、サーボモータ９４ｍの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
【００４４】
一対の外周刃９１ａ，９１ｂは、一対のスピンドル軸９２ａ，９２ｂに軸承され、これらスピンドル軸はサーボモータ９３ｍ，９３ｍにより駆動回転されることにより、回転切断刃９１ａ，９１ｂはワークに対し同一時計廻り方向に５０〜７，５００ｍｉｎ−１の回転速度で回転される（両スピンドル軸の回転方向は互いに逆方向となる）。前記スピンドル軸９２ａ，９２ｂはツールテーブル９４ｔ，９４ｔを前後移動することによりインゴットブロックの面剥ぎ加工開始位置へと移動可能である。ワークテーブル４は、５〜２００ｍｍ／分の速度で移動可能であり、回転軸９２ａ，９２ｂの昇降は１００ｍｍまで上下移動可能である。前記外周刃としては、直径が５００〜６００ｍｍ、厚み１〜２ｍｍの鋼板シートの外周縁（厚み１．０〜２．０ｍｍ）にダイヤモンド微粒子を幅５〜１０ｍｍ、厚み１．３〜２．５ｍｍ電着したダイヤモンドカッターが使用される。
【００４５】
ワーク（円柱状インゴットブロック）のＣ軸を水平方向に挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４を左方向に移動させることによりワーク端面の前後が一対の外周刃９１ａ，９１ｂに当接し、これら外周刃により円柱状ワーク前面および後面が円弧状に削ぎ落とされる面剥ぎ切断加工が行われる。ワーク前後面の面剥ぎ切断加工が終了したら、クランプ機構７の主軸台７ａの支持軸を９０度回転させ、面剥ぎ加工が為されていないワークの円弧面を前後位置に芯出し（位置決め）し、ついで、ワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃９１ａ，９１ｂをサーボモータ９３ｍ，９３ｍで回転駆動させて残りの面剥ぎ切断加工を行う。円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面の面剥ぎ切断加工時間は、直径が２００ｍｍ、高さが２５０ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで１０〜２０分、直径が２００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円柱状単結晶シリコンインゴットブロックで２２〜２７分で行うことができる。
【００４６】
上記切断装置１を用いて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断加工を行って四角柱状インゴットブロックに加工する方法は、次の工程を経て実施される。
【００４７】
（１）ローディングステージ８Ｒに在る円筒状インゴットブロックの搬送機構１３を用い、ストッカー１４上に載置されている円筒状シリコンインゴットブロック（ワーク）１本を両爪で把持し、次いで両爪を支持する固定台１３ｆを上昇させ、左方向に移動させ、さらにサーボモータにより回転駆動されたボールネジに裏面を螺合させた前記固定台１３ｆの滑走面１３ｓをコラム側面に設けられた案内レール１３ｇ上を滑走させてロードポート８側へ進入させ、ついで、エアーシリンダ１３ｐの駆動により円筒状インゴットブロックを下降させて第一クランプ機構７の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台７ａと心押台７ｂ間に搬入した後、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックｗを第一クランプ機構７に挟持する。
【００４８】
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーｓよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸１回転（３６０度）回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。（図３のＩＩ参照）
【００４９】
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置（切断開始Ｃ軸位置）に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。（図３のＩＩＩ参照）
【００５０】
（４）回転する一対の外周刃９１ａ，９１ｂの位置する方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックｗの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｐ，９６ｐの液体貯め空間９６ｐｖにポンプ９６ｐにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃９１ａ，９１ｂの前後面に２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５１】
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータ７ａｍを用いて９０度回転させる。
【００５２】
（６）回転する前記一対の外周刃９１ａ，９１ｂの位置する方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブル４を移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッド９６ｐ，９６ｐの液体貯め空間９６ｐｖにポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に２〜２０リットル／分の割合で供給される。
【００５３】
（７）四側面が剥ぎ落とされ、四角柱状インゴットブロック形状とされた単結晶シリコンインゴットブロックを挟持するクランプ機構７を搭載するワークテーブル４をクランプ機構待機位置７０へ移送する。
【００５４】
（８）前記クランプ機構の待機位置ステージ７０位置にあるクランプ機構７に挟持される前記四角柱状シリコンインゴットブロックｗの下面をアンローディングステージ８Ｌに在るインゴットブロック搬送機構１３の把持爪で抱かえ把持した後、前記クランプ機構の心押台７ｂを後退させて四角柱状シリコンインゴットブロックのクランプ機構による挟持を開放する。
【００５５】
（９）インゴットブロック搬送機構１３の把持爪を切断装置１のハウジング１２外に移動させ、ローディング／アンローディングステージ８Ｒに在るブロックストッカー１４棚上に前述の四角柱状シリコンインゴットブロックを載置する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の円筒状インゴットブロックの側面剥ぎ切断装置１は、外周刃の横揺れ自己補償機構９６を備えさせたことにより、外周刃の横揺れ幅を小さく抑制できるので、インゴットブロックの切削屑の発生量を少なくすることができる。
【００５７】
高価なＸ線回析装置でなく、安価な変位センサーを用いてクランプ装置に挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位が正確に検知できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 切断装置
Ｃ Ｃ軸（クランプ装置のワーク回転軸）
ｗ 円筒状単結晶シリコンインゴットブロック（ワーク）
ｓ レーザー光反射型変位センサー
３ 案内レール
４ ワークテーブル
７ クランプ機構
７ａ 主軸台
７ｂ 心押台
８ ロードポート
８Ｒ ローディング／アンローディングステージ
１３ インゴットブロック搬送機構
１４ ストッカー
７０ クランプ機構待機位置ステージ
９０ スライシングステージ
９１ａ，９１ｂ 外周刃
９６ 外周刃横揺れ自己補償機構
９６ａ，９６ｂ パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブルを複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の外周刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項２】
四側面剥ぎ切断装置のローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、赤外線変位センサーを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構を設けた請求項１記載の円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項３】
請求項２記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状シリコンインゴットブロックを角柱状シリコンインゴットブロックに面取り加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸３６０度回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の外周刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）回転する前記一対の外周刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
【請求項１】
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）前記ワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
ｃ）前記クランプ機構に支架されたワークを載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
ｄ）前記ワークテーブルを複合面取り加工装置の正面側から見る方向であって、かつ、右側方向より左側方向へ向かって、
ｅ）円筒状シリコンインゴットブロックのローディング／アンローディングステージ、
ｆ）前記ローディング／アンローディングステージの背後に設けた前記クランプ機構の待機位置ステージ、
ｇ）前記クランプ機構のワーク支持軸を挟んで一対の外周刃をその回転切断刃直径面が相対向するように前記案内レールに対し前後に設けられた円筒状シリコンインゴットブロックの側面剥ぎスライシングステージ、
および、
ｈ）前記側面剥ぎスライシングステージに位置する前記外周刃の外周縁ダイヤモンド刃先より内側であって、前記円筒状シリコンインゴットブロック側面剥ぎ開始側位置にあって、切断される前記円筒状シリコンインゴットブロックの上側の位置に加圧冷却液供給パッド一対を前記外周刃を挟んで前面および後面に設け、ポンプにより供給される加圧液体の供給管を２分岐し、分岐された供給管のそれぞれの先端を前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間に望ませた外周刃横揺れ自己補償機構、
を設けたことを特徴とする円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項２】
四側面剥ぎ切断装置のローディング／アンローディングステージのロードポート位置に、赤外線変位センサーを備えた円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方向検出機構を設けた請求項１記載の円筒状シリコンインゴットブロックの四側面剥ぎ切断装置。
【請求項３】
請求項２記載の四側面剥ぎ切断装置を用い、下記の工程を経て、円筒状シリコンインゴットブロックを角柱状シリコンインゴットブロックに面取り加工する方法。
（１）ローディング／アンローディングステージに在る搬入機構を用い、ロードポートを通過させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構の回転Ｃ軸廻りに回転させる機能を有するエンコーダ付き主軸台と心押台間に搬入し、ついで、前記心押台を前進させて円筒状シリコンインゴットブロックをクランプ機構に挟持する。
（２）前記挟持された円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの前側に離れて設置した変位センサーよりレーザー光を円筒状単結晶シリコンインゴットブロックのＣ軸に向けて照射し、クランプ装置の主軸台のモータによるＣ軸回転角度をエンコーダで読み取りながらＣ軸３６０度回転させ、回転角度とパルスピークの相関図を表示させる。
（３）表示された４つのパルスピークを示すエンコーダ回転角度のどれか１つの角度（θ）を選択し、この角度が回転切断刃径方向面に対するエンコーダ回転角度４５度の位置に位置するようＣ軸を回転させて円筒状単結晶シリコンインゴットブロックの結晶方位位置を芯出しする。
（４）回転する一対の外周刃の方向に前記クランプ機構を搭載するワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、前後の側面を剥ぎ落とす。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
（５）ついで、２側面が剥ぎ落とされた円筒状シリコンインゴットブロックのＣ軸を主軸台のサーボモータを用いて９０度回転させる。
（６）回転する前記一対の外周刃の方向にクランプ機構を搭載する前記ワークテーブルを移動させて前記一対の外周刃による円筒状シリコンインゴットブロックの前後面の切断加工を行い、四角柱状シリコンインゴットブロックを製造する。この切断加工の際、外周刃横揺れ自己補償機構の前記一対の加圧冷却液供給パッドの液体貯め空間にポンプにより２０〜３５Ｋｇｆ／ｃｍ２圧力の冷却液が前記外周刃の前後面に供給される。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２５８６８（Ｐ２０１２−１２５８６８Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７８８５７（Ｐ２０１０−２７８８５７）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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